国外某难选铜铁硫矿综合利用研究.pdf

第3 4 卷 2 0 1 4 年0 8 月 矿冶 工 程 M 田町N GA N D I E T A IL U R G I C A LE N G I N E E R I N G V 0 1 ．3 4 A u g u s t2 0 1 4 国外某难选铜铁硫矿综合利用研究① 黄万抚，黄小林，袁亚君 江西理工大学研究生院，江西赣州3 4 1 0 0 0 摘要国外某难选铜铁硫矿含F e3 9 ．7 0 ％、C u1 ．5 3 ％、S1 3 ．4 6 ％、A g1 4 ．0 0g ／t 、A u 含量低于0 ．5g ／t 。该矿矿石性质复杂，铜硫分选 难度大，铁精矿硫超标。本试验采用浮选磁选工艺流程，以石灰、N a S 、I - I T 、丁铵黑药 丁黄药作浮选药剂，浮选尾矿经磁选工艺回 收铁，获得了铜精矿C u 品位1 7 ．4 1 ％，回收率7 6 ．3 5 ％，含金3 ．5g ／t ，银1 2 0g ／t ；硫精矿s 品位4 3 ．8 7 ％，回收率5 0 ．6 5 ％；铁精矿F e 品 位6 3 ．5 5 ％，回收率6 2 ．3 5 ％的优良指标。 关键词铜铁矿；调整剂F I T ；浮选；磁选 中图分类号T D 9 2文献标识码A d o i 1 0 ．3 9 6 9 ／j ．i s s n ．0 2 5 3 6 0 9 9 ．2 0 1 4 ．0 8 ．0 1 5 文章编号0 2 5 3 6 0 9 9 2 0 1 4 0 8 0 0 6 3 0 5 铜资源在国民经济发展中起着重要的作用，目前 我国只能实现4 0 ％～6 0 ％铜资源自给率，因此高效地 开采和选别已成为选矿工作的重要课题【1 - 3 ] 。土耳其 进口的某难选铜铁硫矿，因矿石矿物组成复杂，铜铁分 离困难，生产上一直无法有效回收铜、硫和铁，铁精矿含 硫严重超标，铜精矿铜品位仅1 0 ％。本项目通过对矿石 性质研究，分选试验研究，开发了浮选一磁选联合工艺， 实现了该矿资源的综合利用，获得了满意的试验指标。 l 原矿性质 1 ．1 矿石的化学组成和矿物组成 试样主要化学成分列于表1 ，矿石的矿物组成及 相对含量列于表2 。 表1 原矿多元素分析结果 质量分数 ／％ 1 单位为g ／t 。 表2 矿石的矿物组成及相对含量 金属矿物脉石矿物 矿物名称含量／％矿物名称含量／％ 磁铁矿 赤铁矿 黄铜矿 斑铜矿 铜蓝 褐铁矿 白铅矿 辉铜矿 黄铁矿 闪锌矿 3 0 4 3 微量 0 ．6 2 微 微量 1 6 0 ．3 石英 石榴石 滑石 绿泥石 含铁粘土矿物 方解石 透闪石 绢云母 绿帘石 从表中看出，该矿具有回收利用价值的元素有铜、 铁、硫，伴生的金、银可考虑富集于铜精矿中得到回收。 铁矿物以磁铁矿为主，次为黄铁矿，少量的赤铁矿、褐 铁矿。铜矿物以黄铜矿为主，次为铜蓝，而辉铜矿、斑 铜矿等含量稀少。硫主要以黄铁矿为主。非金属矿物 种类繁多，占矿石很大比重。 1 ．2 矿石结构、构造 该矿石中磁铁矿呈致密粒状镶嵌集合体组成块状 构造，黄铁矿呈脉状分布，黄铁矿，少量磁铁矿，呈浸染 状分布。一些磁铁矿、黄铁矿呈微细粒状，零星散布于 脉石中。 矿石结构方面磁铁矿呈半自形一自形晶粒状镶嵌， 被网格状赤铁矿交代。铜蓝交代黄铜矿、黄铁矿，在边 缘分布呈镶边。铜蓝呈网格脉状交代黄铜矿。黄铁 矿、磁铁矿包裹微细的黄铜矿。 1 ．3 矿石中主要矿物的嵌布特征 矿石嵌布特征较复杂，矿石中磁铁矿、黄铁矿嵌布 粒度较粗，以中粒占优势，以细中粒嵌布。铜矿物较 细，以细粒嵌布为主。 磁铁矿呈块状、团块状，半自形一自形粒度镶嵌，在 其颗粒边缘常有含铁粘土包含、包裹；与黄铁矿呈规则 或不规则连生；有的被黄铁矿包裹；有的呈0 ．0 1 ～0 ．0 5 m m 粒状分布于石英、石榴石粒间，呈串珠状分布。另 有的磁铁矿分布于透闪石纤维间。普通磁铁矿被赤铁 矿交代，少数变成赤铁矿，铜蓝和黄铜矿微脉穿切磁铁 矿。磁铁矿单体解离较差，- 0 ．0 4 5m m 粒级解离度仅 9 3 ．8 6 ％，其他粒级也较差。原因是由于磁铁矿表面附 着含铁粘土矿物。 ①收稿日期2 0 1 4 0 7 1 3 基金项目国家自然科学基金项目 4 1 3 6 2 0 0 3 ；十二五国家科技支撑计划 2 0 1 2 B A B l 0 8 0 3 作者简介黄万抚 1 9 6 2 一 ，男，江西南康人，博士，教授，博士研究生导师，主要从事资源综合利用及膜分离技术研究。 42，。缒。 万方数据 矿冶工程 第3 4 卷 黄铜矿、铜蓝、辉铜矿三者常形影不离；黄铜矿、铜 蓝沿石榴石裂缝纹充填，铜蓝、少量辉铜矿交代黄铜矿 呈网脉状或在黄铜矿周围分布呈镶边。黄铜矿呈微粒 或乳滴状分布于闪锌矿中。另见一些黄铜矿微粒被磁 铁矿、石英、黄铁矿包裹。铜蓝除交代黄铜矿外，还呈 网脉状交代黄铁矿、磁铁矿；有的分布于黄铁矿边缘呈 镶边。有的铜蓝呈大小不等，不规则状分布于粘土矿 物中。黄铜矿等铜矿物单体解离也较差，- 0 ．0 4 5m m 粒级仅有9 4 ％达到解离，这与其嵌布粒度细小有关。 黄铁矿呈脉状、块状、浸染状、星点状分布，多见被 铜蓝包裹镶边或脉状沿黄铁矿裂纹充填，还可见黄铁 矿呈大小不等散布于脉石中。黄铁矿脉中的黄铁矿常 与石英呈不规则连生，沿石英粒间充填。受次生氧化 作用，黄铁矿氧化成褐铁矿，保留黄铁矿形态特征。此 外在较多的黄铁矿表面附有含铁粘土矿物。黄铁矿单 体解离良好， 0 ．0 7 4m m 粒级近9 0 ％单体达到解离。 镜下鉴定表明磁铁矿呈致密粒状镶嵌集合体组成 块状，黄铁矿、少量磁铁矿呈浸染状分布，一些磁铁矿、 黄铁矿呈微细粒状，零星散布于脉石中。黄铜矿被铜 蓝交代呈网脉状或呈镶边，还有铜蓝交代黄铁矿沿裂 纹分布，或有的在黄铁矿边缘呈镶边。矿物单体解离 较差，嵌布粒度细，且该矿同时含原生黄铜矿，及次生 辉铜矿和氧化铜矿，导致对黄铁矿活化，使铜硫分离困 难。能否有效抑制被C u 2 活化的黄铁矿，是实现该矿 综合利用的关键。 2 选矿试验研究 2 ．1 铜粗选条件试验 2 ．1 ．1 试验方案的选择探索 根据矿石的性质，该矿石可以回收利用铜硫铁资 源。铜铁矿主要的选别流程有先浮后磁和先磁后 浮H j 。铁矿以磁铁矿为主，采用弱磁选即可回收，铜 硫矿采用浮选回收。通过矿石性质分析和探索试验方 案对比表明，若先磁后浮则铁精矿中硫含量高，难于获 得合格的铁精矿；若先浮后磁可在确保铜回收率的基 础上，确保铁精矿中硫较低。根据国内生产实践可知， 采用先浮后磁生产比较容易控制和稳定，铁精矿的质量 也能得到保证∞J ，故确定采用先浮后磁的回收方案。本 次试验将进行石灰、调整剂、捕收剂用量试验，铜粗选条 件试验工艺流程见图1 。 针对该矿石的性质，确定采用先浮后磁的试验方 案。选铜回路中采用常规浮选药剂，即使对粗精矿进 行再磨精选，铜的回收率也较低。为了提高铜矿物的 回收率，本试验开展了新药剂H T 选铜探索试验。试 验获得了铜精矿品位1 6 ．2 ％、回收率6 7 ．0 2 ％的较好指 标，确定了新药剂H T 用于选铜的可行性。 原矿 1 0 0 0 9 } 石灰 磨矿 - 0 ．0 7 4 m 5 m i n 石灰 3 m i n N a 2 S 3 m i n H T l ，H T 2 m i n 丁铵黑药 l m i n 2 4 油 浮 选 占7 3 ％ 丁黄药1 ％ 精矿尾矿 图l铜粗选条件试验工艺流程 2 ．1 ．2 磨矿石灰用量试验 根据该矿的生产情况，确定磨矿细度一0 ．0 7 4i n i n 粒 级占7 3 ％。为了提高石灰的作用效果，将部分石灰加入 至磨机中可以更好地抑制硫，对于提高铜品位、硫精矿 品位和铁矿中降低硫都是有利的M 一7 | 。确定浮选石灰 用量50 0 0g ／t ，N a 2 S 用量5 0 0g ／t ，H T l 和H T 2 各l0 0 0 g ／t ，丁铵黑药和丁黄药各1 0 0g ／t ，2 。油用量1 6 0g ／t ，改 变加入磨矿的石灰用量，进行试验，试验结果见表3 。可 见，石灰用量为50 0 0g ／t 时，铜粗精矿品位和回收率均 较好。 表3 磨矿石灰用量试验结果 2 ．1 ．3 粗选石灰用量试验 石灰用量对于黄铜矿的浮选至关重要。加入石灰 不仅可以调节p H 值，还可以抑制硫铁矿，是提高铜精 矿品位的有效方法旧J 。试验固定磨矿细度- 0 ．0 7 4m m 粒级占7 3 ％，磨矿石灰用量为50 0 0g ／t ，N a S 用量5 0 0 g ／t ，H T l 和H T 2 各10 0 0g ／t ，丁铵黑药和丁黄药各 1 0 0g ／t ，2 。油用量1 6 0g ／t ，改变粗选石灰用量，试验结 果见表4 。由试验结果可知随着石灰用量的增加，铜 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 黄万抚等国外某难选铜铁硫矿综合利用研究 的品位呈现上升的趋势，回收率先升后降。原因是石 灰虽可以抑制硫化铁矿物，但用量过多时，将使泡沫粘 度过大，操作也不稳定，同时也会抑制铜矿物，影响浮 选效果‘9 。10 | 。综合品位和回收率考虑，石灰用量为 40 0 0g ／t 时获得最佳指标。 表4 粗选石灰用量试验结果 2 ．1 ．4 粗选N a 2 S 用量试验 用硫化钠作抑制剂，可以很好地抑制硫化矿，并且 其电离出的s 2 。和c u 2 生成难溶物硫化铜沉淀，以消除 c u 2 对黄铁矿的活化作用卜1 2J 。固定磨矿细度一0 ．0 7 4 m m 粒级占7 3 ％，磨矿石灰用量为50 0 0g ／t ，粗选石灰 用量4 0 0 0g ／t ，H T l 和H T 2 各10 0 0g ／t ，丁铵黑药和丁 黄药各1 0 0g ／t ，2 4 油用量1 6 0g ／t ，改变加人粗选的 N a S 用量，试验结果见表5 。由试验结果可见，随着 N a S 用量增加，铜的品位和回收率都先升后降。因为 N a s 也是硫化铜矿物的抑制剂，当其用量过大时，铜 品位和回收率均下降3 。。故N a s 用量为6 0 0g ／t 时 为最佳药剂用量。 表5 粗选N a S 用量试验结果 2 ．1 ．5 粗选H T 用量试验 新药剂探索试验表明，采用H T 能得到较好的浮 选指标。固定磨矿细度- 0 ．0 7 4m m 粒级占7 3 ％，磨矿 石灰用量为50 0 0g ／t ，粗选石灰用量40 0 0g ／t ，N a S 用量6 0 0g ／t ，丁铵黑药和丁黄药各1 0 0g ／t ，2 。油用量 1 6 0g ／t ，改变H T 用量。试验中分别各加入相同量 H T l 和H T 2 进行试验，试验结果见表6 。当H T l 和 H T 2 用量为15 0 0g ／t 时获得最佳指标，此时粗精矿品 位为6 ．9 1 ％，回收率为8 4 ．8 2 ％。 表6 粗选H T 用量试验结果 2 ．1 ．6 粗选捕收剂用量试验 采用丁铵黑药加丁黄药的组合药剂，由于药剂间的 协同效应，比单一使用丁黄药的捕收能力强，且对铜金 银的回收率均有提高4 I 。试验中固定磨矿细度一0 ．0 7 4 m m 粒级占7 3 ％，磨矿石灰用量为50 0 0g ／t ，粗选石灰 用量4 0 0 0g ／t ，N a 2 S 用量6 0 0g ／t ，H T l 和H T 2 各15 0 0 g ／t ，2 ”油用量1 6 0g ／t ，改变加入粗选的捕收剂用量进 行试验，试验结果见表7 。可见随着捕收剂丁铵黑药 和丁黄药 1 ％ 用量的增加，铜的品位呈现下降的趋 表7 粗选捕收剂用量试验结果 万方数据 矿冶工程 第3 4 卷 势，回收率先升后降。原因是当捕收剂用量少时，将不 能使黄铜矿疏水上浮，但捕收剂用量过多，将会使被抑 制的矿物也上浮，从而影响铜的浮选指标5 | 。综合考 虑，确定捕收剂用量为1 0 0g ／t 。 2 ．2 精选1H T 用量试验 为了提高铜精矿的品位，需要对铜粗精矿进行精 选。在铜粗选条件试验所确定的各药剂用量基础上， 进行精选lH T 用量试验。本次试验精选1 石灰用量 为15 0 0g ／t ，改变精选lH T 用量，试验结果见图2 。 可见，随着H T 用量的增加，铜品位逐渐增加，而铜回 收率先升后降。综合考虑，H T 用量7 0 0k g ／t 为宜。 图2 精选1H T 用量试验 2 ．3 综合回收试验流程 试验工艺流程见图3 ，试验结果列于表8 和表9 。 原矿 1 0 0 0 9 药剂用量g A l 石灰 5 0 0 0 l 】F5 磨矿o - 0 ．0 7 4 m m ￡f 7 3 ％ 5 m i n } 石灰4 0 0 0 3 m i n 十N a , S 6 0 0 3 m i n } H T l ，H T 2 各 1 5 0 0 2 m i n } 丁铵黑药 丁黄药1 ％7 0 1 m i n } 2 4 油 8 0 铜l 浮选 F 2 手亭2 2 刁 石錾1 4 帅} 5 m i n5 ““2 m i n } 丁铵黑药 丁黄药1 ％3 0 H T l ，H T 2 各7 0 0 } 3 m i nl m i n } 2 4 油 3 0 。一 f 精选1 1扫l 选 中 石灰5 0 0 } 5 m i n 精选1 2 铜精矿 由1 } 硫酸 p H 8 - - , 9 2 m i n } 丁黄药1 ％ 1 0 0 l m i n } 2 ”油 3 0 5 m i n } 空白 精l 选 硫精矿 弱l 磁选 铁精矿尾矿 图3 闭路试验流程 表8 闭路试验结果 产物 名称 曼焦』 g 12旦坚皇￡丝 A u A g A u A g 综合回收试验确定磨矿细度一0 ．0 7 4m m 粒级占 7 3 ％，先浮选后磁选工艺，经一粗二精一扫工艺回收 铜，选铜尾矿经一粗一精回收硫，选硫尾矿经一粗一精 弱磁选回收铁。获得试验指标为铜精矿产率6 ．7 1 ％， 品位1 7 ．4 1 ％，回收率7 6 ．8 7 ％；硫精矿产率1 5 ．5 4 ％，品 位4 3 ．8 7 ％，回收率5 0 ．6 4 ％；铁精矿产率3 8 ．9 5 ％，品 位6 3 ．5 5 ％，回收率6 2 ．3 5 ％；铜精矿中含A u3 ．5g ／t ， A g1 2 0g ／t 。 3 结论 1 该矿矿石矿物组成较复杂，非金属矿物种类繁 多。金属矿物以磁铁矿为主，次为黄铁矿，少量的赤铁 矿、褐铁矿，含硫量高。铜矿物以黄铜矿为主，其次为 铜蓝，其他为辉铜矿，斑铜矿微量。铜矿物以细粒嵌布 为主，矿物单体解离较差。 2 以浮选- 磁选联合工艺实现了综合回收铜、硫、 铁和金、银。经一粗二精一扫工艺回收铜，选铜尾矿经 一粗一精回收硫，选硫尾矿经一粗一精回收铁。选铜 采用石灰、N a S 、H T 、丁铵黑药和丁黄药和2 4 油；选硫 采用硫酸和丁黄药；采用弱磁选回收铁。 3 综合回收试验得到较好的工艺指标铜精矿铜 品位1 7 ．4 1 ％，回收率7 6 ．3 5 ％，含金3 ．5g ／t ，银1 2 0g ／t ； 硫精矿硫品位4 3 ．8 7 ％，回收率5 0 ．6 5 ％；铁精矿铁品位 6 3 ．5 5 ％，回收率6 2 ．3 5 ％。 参考文献 [ 1 ]徐凤平，周兴龙，龙腾胜，等．我国硫化铜镍矿石的选矿现状[ J ] ． 矿业快报，2 0 0 7 ，1 0 1 0 1 3 ． [ 2 ]尹文新，代淑娟，韩跃新．提高某铜镍矿石铜镍选矿指标的研究与 实践[ J ] ．有色金属，2 0 0 4 3 7 1 7 4 ． [ 3 ]胡熙庚．有色金属硫化矿[ M ] ．北京冶金工业出版社，1 9 8 7 ． [ 4 ] 王林祥，佟红格尔，孙敬锋．某铜铁矿选矿工艺试验研究[ J ] ．内 蒙古科技与经济，2 0 1 4 6 3 8 3 9 ． 万方数据 2 0 1 4 年0 8 月 黄万抚等国外某难选铜铁硫矿综合利用研究 6 7 [ 5 ]陈家模．多金属硫化矿浮选分离[ M ] ．贵阳贵州科技出版社， 2 0 0 1 ． [ 6 ]黄忠宝，王森．提高某地铜铁矿石铜回收率试验研究[ J ] ．矿产 保护与利用，2 0 0 8 4 2 6 2 8 ． [ 7 ] 邱俊，李宪俊，陈平，等．铁矿选矿技术[ M ] ．北京化学工业 出版社，2 0 0 9 ． [ 8 ] 张忠辉，程玉刚，兰尧中．某铜铁矿选矿工艺研究[ J ] ．昆明冶金 高等专科学校学报，2 0 1 1 ，2 7 1 1 - 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